接种假红球菌R79T增强苹果再植病土壤中根际细菌群落多样性并调控其结构

为解决苹果再植病（ARD）导致的土壤微生物失衡问题，德国研究人员通过接种具有苯甲酸和联苯降解能力的假红球菌R79T，发现其能显著提高根际细菌多样性，增加联苯双加氧酶（bphd）基因丰度，并重塑微生物互作网络。该研究为ARD的生物防治提供了新策略，发表于《BMC Plant Biology》。

　　

苹果再植病（Apple Replant Disease, ARD）是困扰全球果园的顽疾，当新苹果树栽种于曾种植过苹果的土壤时，会出现根系发黑、生物量下降等症状。传统观点认为这与土壤病原菌积累有关，但近年研究发现，苹果根系分泌的植物抗毒素（phytoalexins）如联苯（biphenyls）和二苯并呋喃（dibenzofurans）可能通过抑制有益微生物加剧病害。如何打破这一恶性循环？德国赫尔穆霍兹慕尼黑研究中心的研究团队独辟蹊径，尝试用一株能“吃掉”有毒化合物的细菌——假红球菌R79T（Rhodococcus pseudokoreensis R79^T）来修复土壤微生物生态。

研究人员设计了一项温室实验，将ARD敏感砧木M26幼苗分别接种不同浓度（10⁶-10⁹ CFU/mL）的R79T，8周后通过16S rRNA基因测序、qPCR和共现网络分析等手段评估效果。关键技术包括：从德国北部ARD土壤中采集样本；GC-MS检测根系植物抗毒素；高通量测序分析细菌群落；qPCR定量bphd基因；基于Spearman相关性的微生物网络构建。

植物响应与根际细菌丰度
尽管接种未显著改善植株生长，但qPCR显示高浓度接种组（10⁸-10⁹ CFU/mL）的细菌总量和bphd基因丰度显著提升，表明R79T在根际成功定殖并可能激活联苯降解途径。

细菌群落多样性变化
所有接种组的香农指数均显著高于对照，且高浓度组检测到R79T特异性ASV（扩增子序列变体）。NMDS分析显示接种组与对照群落结构明显分离，但不同浓度组间差异较小。

关键响应类群
DESeq2分析发现链霉菌（Streptomyces）——一种已知的ARD相关菌在接种组中显著减少，而属于Gaiellales目和鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas）的ASV富集。部分相关性分析揭示，接种浓度与某些降解菌（如Xanthobacteraceae）呈正相关。

微生物网络重构
共现网络显示接种组具有更高的模块性和正相互作用比例。特别在10⁹ CFU/mL组中，R79T与518个节点直接相连，主要涉及假单胞菌（Pseudolabrys）和芽孢杆菌（Bacillus），暗示其可能成为调控微生物互作的核心。

这项研究首次证明，基于芳香化合物降解能力的生物接种策略可重塑ARD土壤微生物组。R79T通过“生态位工程”而非直接促生长作用，提高了微生物多样性并抑制潜在有害菌群。尽管短期内未见生长改善，但长期田间试验（如结合其他促生菌）可能更有效。该成果为开发新型ARD生物制剂提供了理论依据，也为其他由植物-微生物互作失衡引发的土传病害防治开辟了新思路。